Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

5 frågor/svar hittade

Universum-Solen-Planeterna [20114]

Fråga:
Universums accelererande expansion
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Att studera supernovor på olika avstånd i rymden har lett till att man kan med stor sannolikhet anta att rymden expanderar accelererande. Nobel pris i fysik 2011. Att rymden expanderar kunde Lemaître/Hubble redan i slutet av 1920-talet konstatera genom att studera avlägsna galaxer och dess rödförskjutning.

Vad som sägs är att avlägsna objekt rör sig fortare från oss än de som är närmare.

Men de objekt som är avlägsnast, med störst hastighet från oss, har dess ljus rört sig mot oss i drygt 13 miljarder år. Det är väl med andra ord hur de rörde sig då för 13 miljarder år sedan.

Hur kan man dra slutsatser om vad som händer med dess rörelse idag?
/Stefan H, Trollhättan

Svar:
Man jämför nuvarande expansion (från närbelägna objekt) med tidigare expansion (från avlägsna objekt). Då finner man att den tidigare expansionen var mindre. Expansionen måste alltså ha accelererat.

Se nedanstående figur från fråga 20080 . Punkterna är mätningar av rödförskjutningen (från uppmätt och icke förskjuten våglängd) och magnitud (ljusstyrka) hos typ Ia supernovor.

Rödförskjutningsparametern z ges av

z = (lobs-l0)/l0

(Se Rödförskjutning ).

Den nedre horisontella skalan är universums skalfaktor a(t) (se Scale_factor_(cosmology) )

a(t) = 1/(1+z) nutid a(t0) = 1, big bang a(0) = 0

där t0 = 13.799+-0.021 Gyr.

Linjerna i figuren är vad big bang modeller förutser för olika antaganden. Andra observationer indikerar att universum har kritisk densitet.

Kritisk densitet utan extra acceleration ger en avtagande expansion asymptotiskt mot noll. Den röda linjen stämmer uppenbarligen dåligt med uppmätta supernovadata. Vid z=0.6 är supernovorna betydligt svagare (högre magnitud) än vad den röda linjen ger. Det betyder att de är längre bort, dvs att universum expanderat snabbare än vad modellen ger. Det måste alltså till en accelererade kraft, kallad mörk energi, för att reproducera uppmätta data - blå heldragen linje.

Se även Accelerating_expansion_of_the_universe#Supernova_observation .



/Peter E

Nyckelord: universums expansion [14]; rödförskjutning [5]; big bang [32];

*

Energi, Ljud-Ljus-Vågor [19272]

Fråga:
Hej, Ljus som sänds över stora avstånd sträcks ut (rödskift) på grund av universums expansion. Energin är E=hf=hc/λ och om våglängder ökar så minskar energin. Var händer med den energi som "rödskiftas" bort?
/Magnus S, Karlskrona

Svar:
Om man betraktar våglängdsökningen som en hastighetseffekt (dopplerförskjutning) kan man resonera som i fråga 15347 och då är det inget problem eftersom olika inertialsystem ger olika energi.

Om man vill resonera utgående från det mer korrekta kosmologiska rödskiftet, se Redshift#Redshift_formulae , blir det lite mer komplicerat. Då ser man ökningen i våglängd så att fotonerna som färdas från ett avlägset objekt "dras med" i universums expansion, se figuren nedan från länk 1.

Här är ett utdrag från länk 2 som väl knappast reder ut begreppen vad gäller energins bevarande, men man är förvirrad på en högre nivå!

Expansion of the universe leading to cosmological redshift

The Cosmic Background Radiation (CBR) has red-shifted over billions of years. Each photon gets redder and redder. What happens to this energy? Cosmologists model the expanding universe with Friedmann-Robertson-Walker (FRW) spacetimes. (The familiar "expanding balloon speckled with galaxies" belongs to this class of models.) The FRW spacetimes are neither static nor asymptotically flat. Those who harbor no qualms about pseudo-tensors will say that radiant energy becomes gravitational energy. Others will say that the energy is simply lost.



/Peter E

Nyckelord: rödförskjutning [5]; universums expansion [14];

1 http://www.fas.org/irp/imint/docs/rst/Sect20/A9.html
2 http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/energy_gr.html

*

Ljud-Ljus-Vågor [18375]

Fråga:
Hej! Jag har en fråga, hur fungerar rödförskjutning? Jag tänker mest på hur det fungerar i rymden från t ex stjärnor. Alltså, hur blir det rött ljus?
/Anna D

Svar:
Anna! Titta på bilden nedan. Stjärnan sänder ut en viss våglängd som är given för en viss atom. Om stjärnan rör sig bort från observatören hinner den flytta sig en bit bort innan en påbörjad svängning är avslutad. Vi uppfattar att frekvensen är lägre och alltså eftersom frekvensen*våglängden = ljushastigheten ökar våglängden (ljushastigheten är ju konstant). Vi uppfattar alltså ljuset som rödare än om stjärnan inte rörde sig. Om stjärnan rör sig mot observatören uppfattar vi det som ett blåshift.

För att göra en korrekt kvantitativ härledning av dopplershiftet för ljus måste man använda den speciella relativitetsteorin, se länk 1. En kalkylator finns i länk 2.

Rödförskjutningen hos galaxer var den första indikationen på att universum expanderar.

Med dagens utrustning kan man genom dopplermätningar på ljus från stjärnor mäta hastigheter nedåt 1 m/s (gånghastighet). Med denna teknik har man upptäckt många exoplaneter .

Avancerad beskrivning: Red_Shift .



/Peter E

Nyckelord: rödförskjutning [5];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/redshf2.html#c1
2 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/redshf.html

*

Universum-Solen-Planeterna [15347]

Fråga:
Vart tar energin hos de rödförskjutna fotonerna i den kosmiska bakgrundsstrålningen vägen?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Min lärare förklarade rödförskjutning som man upptäckt när man studerat strålning i rymden där fotonernas våglängd ökar ju längre de färdats genom universum. Men min lärare kunde inte svara en fråga som jag hade. Tittar man på formeln E = hc/(lambda) så ser man att ljusets energi blir mindre när våglängden ökar. Vart tar den energin vägen? Var/när sker rödförskjutningen? Sker den faktiskt eller är det bara en teori som aldrig blivit bevisad?
/Leonard S, Kronoborg, Malmö

Svar:
Leonard! Intressant fråga som inte är helt lätt att reda ut! För det första beror energin hos en foton på källans och mottagarens relativa hastighet. Om du rör dig mot källan ser du högre energi (kortare våglängd), om du rör dig bort från källan ser du lägre energi (längre våglängd). Detta är inget brott mot energins bevarande - den gäller bara för ett visst rörelsesystem. Detta är analogt med det klassiskt mekaniska problemet i fråga 14380 .

När du observerar den kosmiska bakgrundsstrålningen skall du notera att den är helt (nåja nästan helt) frikopplad från materien. Frikopplingen skedde c:a 400000 år efter big bang. Den kosmiska bakgrundsstrålning du observerar har alltså gått rakt fram i nästan 14 miljarder år. Den kommer alltså från en punkt som ligger 14 miljarder år bort. På grund av universums expansion rör sig denna punkt bort från oss med en enorm hastighet och ger därmed en rödförskjutning på Z=1000. De 3000 K som var universums temperatur vid frikopplingen har minskat med en faktor 1000 till 3 K, och det är detta vi observerar.

Observera att vi pratar bara om den kosmiska bakgrundssrålningen. Det finns många andra källor till elektromagnetisk strålning från universum, och det gäller att med diverse trick dra bort denna bakgrund. Nedanstående bild (från länk 1) visar den uppmätta temperaturen hos den kosmiska bakgrundsstrålningen i olika riktningar. Först måste man korrigera för vintergatans rörelse som syns i den översta bilden. Det horisontella bandet i den mittersta bilden kommer från vår egen vintergata och måste subtraheras. Slutligen får man resultatet i den nedersta bilden som man tror är en bild på universum 400000 år gammalt.

Vad gäller energins bevarande så gäller den nog även för universum i stort. Den totala energin (som skall bevaras) är ju summan av den kinetiska energin och den potentiella energin. Beroende på kraftverkningar (gravitation, repulsion [mörk energi]) kan de variera inbördes så länge summan är konstant.

Se även fråga 19272 .



/Peter E

Nyckelord: kosmisk bakgrundsstrålning [14]; rödförskjutning [5]; potential/potentiell energi [26];

1 http://www.fas.org/irp/imint/docs/rst/Sect20/A9.html

*

Universum-Solen-Planeterna [14102]

Fråga:
Hej, jag undrar hur man räknar ut galaxernas hastighet på väg bort från oss samt deras rödförskjutning. hoppas ni kan hjälpa mig och om det är några konstanter med kan ni väl skriva värdet på dem. tack
/Olle W, Vassbro

Svar:
Problemet beskrivs mycket bra i Hyperphysics, länk 1. Där finns även en kalkylator för att beräkna v/c från våglängdsskiftet Dl/l . Vill du ha hastigheten i m/s så är ljushastigheten c = 2.99792458*108 m/s (definitionsvis exakt).

HyperPhysics är en mycket bra resurs för fysik. Där finns korta, relativt enkla förklaringar och bra figurer som man kan "låna".
/Peter E

Nyckelord: rödförskjutning [5]; *verktyg [8];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/redshf.html

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.